RU2571537C2 - Method to optimise device structure - Google Patents
Method to optimise device structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571537C2 RU2571537C2 RU2013123327/08A RU2013123327A RU2571537C2 RU 2571537 C2 RU2571537 C2 RU 2571537C2 RU 2013123327/08 A RU2013123327/08 A RU 2013123327/08A RU 2013123327 A RU2013123327 A RU 2013123327A RU 2571537 C2 RU2571537 C2 RU 2571537C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nodes
- node
- graph
- functional elements
- edges
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при проектировании устройств неразрушающего контроля, оценки и прогнозирования состояния объектов, конструкций и инженерных сооружений в течение всего периода их эксплуатации.The invention relates to measuring equipment and can be used in the design of non-destructive testing devices, assessing and predicting the state of objects, structures and engineering structures throughout the entire period of their operation.
Например, для прогнозирования возникновения наледи на дорогах Федеральным дорожным агентством предписано производить измерения следующих параметров метеорологических условий и состояния поверхности дорожного покрытия [Распоряжение Федерального дорожного агентства от 25 ноября 2009 г. №493-р, «Об издании и применении ОДМ 218.28.003-2009 ″Методические рекомендации по специализированному прогнозу состояния дорожного покрытия″]: температуры и относительной влажности воздуха, температуры поверхности дорожного покрытия и под ней на глубине 4-7 см, влажности поверхности дорожного покрытия и др. Определение температуры и относительной влажности воздуха осуществляется с помощью автоматических дорожных метеорологических станций, расположенных рядом с дорогой. Параметры состояния дорожного покрытия определяются беспроводными датчиками с автономным питанием, устанавливаемыми в верхний слой дорожного полотна.For example, to predict the occurrence of ice on the roads, the Federal Road Agency ordered the following parameters of meteorological conditions and the surface condition of the road surface to be measured [Decree of the Federal Road Agency of November 25, 2009 No. 493-r, “On the publication and application of ODM 218.28.003-2009 ″ Guidelines for specialized forecasting of the condition of the road surface ″]: temperature and relative humidity, surface temperature of the road surface and under it at a depth of 4-7 cm, humidity of the surface of the road surface, etc. The determination of temperature and relative humidity is carried out using automatic road meteorological stations located next to the road. The parameters of the state of the road surface are determined by wireless sensors with self-powered, installed in the upper layer of the roadway.
Известен способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерных сооружений и устройство для его осуществления (патент РФ №2247958, G01M 5/00, 2003), заключающийся в том, что на пункте контроля регистрируют сигналы с блоков измерения, установленных в местах диагностирования конструкций, и сравнивают их с заранее зафиксированными значениями. При этом блоки измерения устанавливают на элемент конструкции, изготовленный из того же материала, что и вся конструкция. Проводят метрологическую аттестацию элемента конструкции путем установления зависимостей между сигналами с блоков измерения и калиброванными внешними воздействиями, регистрируют их на пункте контроля и используют в качестве заранее зафиксированных сигналов. Врезают элемент с установленными на нем блоками измерения в места диагностирования конструкции и по отклонению поступивших сигналов с блоков измерения от заранее зарегистрированных сигналов судят о состоянии конструкции. Устройство содержит пункт контроля, блоки измерения, размещенные в местах диагностирования конструкции, преобразователи, линию связи, контроллер. Причем блоки измерения размещены на метрологически аттестованном элементе конструкции, изготовленном из того же материала, что и вся конструкция, и врезанном в места диагностирования конструкции. Элемент конструкции соединен с соответствующими преобразователями, связанными своими выходами с входом контроллера, подключенного к модему, который через линию связи своим выходом соединен с пунктом контроля.A known method for remote monitoring and diagnostics of the state of structures and engineering structures and a device for its implementation (RF patent No. 2247958, G01M 5/00, 2003), which consists in the fact that at the control point register signals from measurement units installed in the places of diagnosis of structures, and compare them with pre-fixed values. In this case, the measurement units are mounted on a structural element made of the same material as the entire structure. Metrological certification of the structural element is carried out by establishing dependencies between the signals from the measurement units and the calibrated external influences, register them at the control point and use them as pre-recorded signals. An element with the measurement units mounted on it is cut into the places of diagnosis of the structure, and the state of the structure is judged by the deviation of the received signals from the measurement units from pre-registered signals. The device contains a control point, measurement units located in the places of diagnosis of the structure, converters, communication line, controller. Moreover, the measurement units are placed on a metrologically certified structural element, made of the same material as the entire structure, and embedded in the diagnostic places of the structure. The structural element is connected to the corresponding converters connected by their outputs to the input of the controller connected to the modem, which is connected via the output line to the control point via a communication line.
В известных технических решениях одними из основных элементов являются блоки измерения и преобразователи, в качестве которых используются датчики деформации, линейных сдвигов, давления, вибраций, температуры, влажности, расхода и т.д. При этом преобразователи основаны на различных физических принципах. Их основными недостатками являются высокое энергопотребление и низкая надежность.In the known technical solutions, one of the main elements is the measurement units and transducers, which are used as deformation, linear shear, pressure, vibration, temperature, humidity, flow sensors, etc. In this case, the converters are based on various physical principles. Their main disadvantages are high power consumption and low reliability.
Высокое энергопотребление связано с наличием источников питания (батарей и аккумуляторов) и работой датчиков и преобразователей в непрерывном режиме. Поскольку процесс, например, снижения температуры дорожного полотна очень медленный и только в экстренных ситуациях требуется непрерывный поток информации, алгоритм работы известных способа и устройства позволяет задавать интервалы опроса блоков измерения от 5 секунд до 1 месяца. В большинстве случаев для мониторинга состояния дорожного покрытия достаточно 1-2 измерений в сутки. Низкая надежность известных блоков измерений и преобразователей связана с надежностью источников питания и с необходимостью их регулярной замены. Как правило, продолжительность работы любого источника питания не превышает нескольких недель.High energy consumption is associated with the presence of power sources (batteries and accumulators) and the operation of sensors and converters in continuous mode. Since the process, for example, of lowering the temperature of the roadway is very slow and only in urgent situations requires a continuous flow of information, the algorithm of the known method and device allows you to set the polling intervals of measurement units from 5 seconds to 1 month. In most cases, 1-2 measurements per day are sufficient to monitor the condition of the road surface. The low reliability of known measurement units and transducers is associated with the reliability of power supplies and the need for their regular replacement. As a rule, the duration of any power source does not exceed several weeks.
Известен способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкции и инженерных сооружений (патент РФ 2471161, G01M 7/00, 2012), заключающийся в том, что на пункте контроля регистрируют сигналы с блоков измерения, установленных в местах диагностирования конструкции. Их сравнивают с заранее зафиксированными значениями и по отклонению поступивших сигналов от заранее зафиксированных судят о наличии изменений контролируемых параметров. При этом изготавливают элемент конструкции из того же материала, что и вся конструкция. На нем размещают блоки измерения, проводят метрологическую аттестацию элемента с размещенными на нем блоками измерения путем установления зависимостей между сигналами с блоков измерения и калиброванными внешними воздействиями. Эти зависимости регистрируют на пункте контроля и используют их в качестве заранее зафиксированных сигналов. Элемент врезают с установленными на нем блоками измерения в места диагностирования конструкции и по отклонению поступивших сигналов с блоков измерения от заранее зарегистрированных сигналов судят о состоянии конструкции. При этом блоки измерения и преобразователи выполняют в виде линий задержки на поверхностных акустических волнах. На контроллере последовательно формируют m гармонических колебаний на разных несущих частотах, облучают ими линии задержки, настроенные на m несущие частоты. На каждой линии задержки электромагнитное гармоническое колебание преобразуют в акустическую волну, обеспечивают ее распространение по поверхности пьезокристалла и обратное отражение. Отраженную акустическую волну преобразуют в электромагнитный сигнал с фазовой манипуляцией, внутренняя структура которого соответствует структуре встречно-штыревых преобразователей поверхностных акустических волн, которая отражает порядковый номер линии задержки и величину контролируемого параметра. Сложный сигнал с фазовой манипуляцией излучают в эфир, принимают на контроллере, осуществляют синхронное детектирование, выделяют низкочастотное напряжение, соответствующее порядковому номеру линии задержки и фазовому сдвигу, соответствующему внешнему воздействию, и направляют его в микропроцессор с запоминающим устройством, в котором производят расчет и преобразование поступившей информации.A known method for remote monitoring and diagnostics of the state of the structure and engineering structures (RF patent 2471161, G01M 7/00, 2012), which consists in the fact that at the control point, signals are recorded from the measurement units installed in the places of diagnosis of the structure. They are compared with pre-recorded values and judging by the deviation of the received signals from pre-recorded ones about the presence of changes in the controlled parameters. In this case, a structural element is made of the same material as the entire structure. The measurement units are placed on it, metrological certification of the element with the measurement units placed on it is carried out by establishing the relationships between the signals from the measurement units and the calibrated external influences. These dependencies are recorded at the control point and use them as pre-recorded signals. An element is inserted with the measurement units installed on it into the diagnostic locations of the structure and the state of the structure is judged by the deviation of the received signals from the measurement units from pre-registered signals. In this case, the measurement units and transducers are performed in the form of delay lines on surface acoustic waves. On the controller, m harmonic oscillations are formed sequentially at different carrier frequencies, they irradiate delay lines tuned to m carrier frequencies. On each delay line, electromagnetic harmonic vibration is converted into an acoustic wave, ensuring its propagation over the surface of the piezocrystal and back reflection. The reflected acoustic wave is converted into an electromagnetic signal with phase shift keying, the internal structure of which corresponds to the structure of the interdigital transducers of surface acoustic waves, which reflects the serial number of the delay line and the value of the controlled parameter. A complex signal with phase shift keying is radiated into the ether, received at the controller, synchronized detection is performed, a low-frequency voltage is allocated corresponding to the serial number of the delay line and the phase shift corresponding to the external influence, and it is sent to a microprocessor with a storage device in which the received signal is calculated and converted information.
Данный способ по сравнению с другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение эффективности дистанционного контроля и диагностики состояния конструкции и инженерных сооружений, например, потенциально-опасных участков трубопроводов, в течение всего периода их эксплуатации. Это достигается за счет снижения энергопотребления и повышения надежности датчиков, которые являются одним из основных элементов устройства, реализующего предлагаемый способ. Основной особенностью датчиков в виде линий задержки на поверхностных акустических волнах являются малые габариты и отсутствие источников питания (батарей, аккумуляторов). Однако их применение значительно усложняет устройство, реализующее указанный способ, - в схему устройства добавляются последовательно включенные синхронизатор, синтезатор несущих частот, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, усилитель высокой частоты и фазовый детектор. Кроме того, включение в схему дополнительных элементов и линий задержки на поверхностных акустических волнах увеличивает стоимость устройства дистанционного контроля и диагностики состояния в целом.This method, in comparison with other technical solutions of a similar purpose, provides an increase in the effectiveness of remote monitoring and diagnostics of the state of structures and engineering structures, for example, potentially hazardous sections of pipelines, during the entire period of their operation. This is achieved by reducing energy consumption and improving the reliability of sensors, which are one of the main elements of the device that implements the proposed method. The main feature of the sensors in the form of delay lines on surface acoustic waves is their small size and lack of power sources (batteries, accumulators). However, their use significantly complicates the device that implements the indicated method — sequentially connected synchronizer, carrier frequency synthesizer, duplexer, the input-output of which is connected to the transceiver antenna, high-frequency amplifier, and phase detector are added to the device circuit. In addition, the inclusion in the circuit of additional elements and delay lines on surface acoustic waves increases the cost of the device for remote monitoring and diagnostics of the state as a whole.
С учетом необходимой периодичности измерений и однотипности функциональных элементов устройств дистанционного контроля и диагностики состояния (фиг.1) возможно для сокращения структурной избыточности таких устройств использовать одни и те же функциональные элементы в нескольких измерительных схемах (схемах измерения нескольких параметров), осуществляя их последовательную коммутацию. Следствием сокращения структурной избыточности устройств является снижение их энергопотребления и стоимости.Given the necessary frequency of measurements and the uniformity of the functional elements of the devices for remote monitoring and diagnostics of the state (Fig. 1), it is possible to reduce the structural redundancy of such devices using the same functional elements in several measuring circuits (measuring circuits of several parameters) by performing their sequential switching. A consequence of a reduction in the structural redundancy of devices is a reduction in their energy consumption and cost.
Таким образом, в качестве критерия оптимизации структуры устройства может выступать энергопотребление, стоимость или обобщенный показатель, определяемый методом идеальной точки:Thus, as a criterion for optimizing the structure of a device, energy consumption, cost, or a generalized indicator determined by the ideal point method can be used:
где i - измеряемый параметр (i=1…M); M - максимальное число параметров; j - номер блока однотипных функциональных элементов в структуре устройства (j=1…N); N - максимальное число блоков функциональных элементов;
Нормирование значений энергопотребления и стоимости может быть осуществлено следующим образом:The normalization of energy consumption and cost can be carried out as follows:
где Eij - энергопотребление i-го параметра j-го блока; Sij - стоимость i-го параметра j-го блока;
Значение технической совместимости находится экспертным путем в диапазоне Тij ∈ (0;1] и определяет соответствие двух сопрягаемых функциональных элементов j-го и (j-1)-го блоков по ряду важных технических характеристик, таких как точность, чувствительность, разрядность, сложность монтажа и другие.The value of technical compatibility is found expertly in the range T ij ∈ (0; 1] and determines the correspondence of two mating functional elements of the j-th and (j-1) -th blocks according to a number of important technical characteristics, such as accuracy, sensitivity, capacity, complexity installation and others.
Оптимизация структуры устройства по выбранному критерию, например (1), может быть осуществлена на основе теории графов с использованием алгоритма поиска кратчайшего пути, такого как алгоритм Дейкстры или Беллмана-Форда, поэтому наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и выбранным в качестве прототипа является способ нахождения кратчайшего пути [Н. Кристофидес. Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978. - 432 с. - С.177-183], заключающийся в том, что в графе, состоящем из V узлов, соединенных между собой E ребрами, определяют исходный узел 1, присваивают ему метку [0;-], где первый элемент метки представляет собой кратчайшее расстояние до исходного узла 1, а второй элемент - узел, предшествующий рассматриваемому на кратчайшем пути до исходного узла 1, включают его во множество помеченных узлов Y={1}, для каждого узла νij ∉ Y, где i=1…М - номер узла νij на j-м шаге; j=1…N - номер шага, устанавливают сумму весов связей для пути от данного узла до исходного D(νij)=c(1,νij), для каждого шага находят узел νij ∉ Y, для которого D(νij) минимально, присваивают ему метку [D(νij)+c(νi(j-1),νij);νi(j-1)] и добавляют узел νij в множество Y, актуализируют D(νij) для всех узлов νij ∉ Y по правилу D(νij)=min{D(νij)+c(νi(j-1),νij)} до тех пор, пока все узлы не окажутся в множестве Y, определяют кратчайшие маршруты от узлов νij, для которых j=N, к исходному узлу 1 путем прохождения узлов в обратном направлении с помощью информации, представленной в метках.Optimization of the device structure according to the selected criterion, for example (1), can be carried out on the basis of graph theory using the shortest path search algorithm, such as Dijkstra or Bellman-Ford algorithm, therefore, the closest in technical essence to the claimed method and selected as a prototype is way to find the shortest path [N. Christofides Graph theory. Algorithmic approach. M .: Mir, 1978.- 432 p. - S.177-183], which consists in the fact that in the graph consisting of V nodes connected by E edges, the
Недостатком способа-прототипа является невозможность его использования для оптимизации структуры устройств, обусловленная следующими причинами:The disadvantage of the prototype method is the inability to use it to optimize the structure of devices, due to the following reasons:
1) способ-прототип не предусматривает сопоставление графа, на котором осуществляется поиск кратчайшего пути, с конкретными функциональными элементами и связями между ними;1) the prototype method does not provide for the comparison of the graph on which the shortest path is searched with specific functional elements and the relationships between them;
2) возможность периодического измерения параметров и однотипности функциональных элементов устройств подразумевают включение в структурную схему коммутационных элементов. Однако способ-прототип не подразумевает исключение таких элементов, которые в результате определения оптимальных маршрутов имеют один вход.2) the possibility of periodically measuring the parameters and the uniformity of the functional elements of devices mean the inclusion of switching elements in the structural diagram. However, the prototype method does not imply the exclusion of elements that, as a result of determining optimal routes, have one input.
Задачей изобретения является разработка способа оптимизации структуры устройства, позволяющего уменьшить его энергопотребление и/или стоимость путем сокращения структурной избыточности.The objective of the invention is to develop a method for optimizing the structure of the device, which allows to reduce its energy consumption and / or cost by reducing structural redundancy.
В заявленном способе эта задача решается тем, что в способе оптимизации структуры устройства, заключающемся в том, что в графе, состоящем из V узлов, соединенных между собой Е ребрами, определяют исходный узел 1, присваивают ему метку [0;-], где первый элемент метки представляет собой кратчайшее расстояние до исходного узла 1, а второй элемент - узел, предшествующий рассматриваемому на кратчайшем пути до исходного узла 1, включают его во множество помеченных узлов Y={1}, для каждого узла νij ∉ Y, где i=1…М - номер узла νij на j-м шаге; j=1…N - номер шага, устанавливают сумму весов связей для пути от данного узла до исходного D(νij)=c(1,νij), для каждого шага находят узел νij ∉ Y, для которого D(νij) минимально, присваивают ему метку [D(νij)+c(νi(j-1),νij),νi(j-1)] и добавляют узел νij в множество Y, актуализируют D(νij) для всех узлов νij ∉ Y по правилу D(νij)=min{D)(νij)+c(νi(j-1),νij)} до тех пор, пока все узлы не окажутся в множестве Y, определяют кратчайшие маршруты от узлов νij, для которых j=N, к исходному узлу 1 путем прохождения узлов в обратном направлении с помощью информации, представленной в метках, дополнительно графом описывают структуру устройства, при этом ставят в соответствие нечетным узлам графа, для которых j=2n+1, функциональные элементы устройства, четным узлам графа, для которых j=2n, - коммутационные элементы, ребрам - связи между функциональными и коммутационными элементами, а весам вершин - критерий оптимизации структуры устройства. После того как определяют кратчайшие маршруты из полученного графа удаляют все узлы νij, для которых одновременно выполняются два условия: j=2n, и количество ребер, соединяющих данный узел νij с узлами νi(j-1), равно 1, ставят в соответствие узлам полученного графа функциональные и коммутационные элементы устройства, ребрам - связи между функциональными и коммутационными элементами.In the claimed method, this problem is solved by the fact that in the method of optimizing the structure of the device, which consists in the fact that in the graph consisting of V nodes interconnected by E edges, the
Новая совокупность существенных признаков позволяет достичь указанного технического результата за счет применения алгоритма Дейкстры для поиска оптимальной по заданному критерию структуры цифровой системы.A new set of essential features allows you to achieve the specified technical result through the use of Dijkstra's algorithm to search for the optimal structure of a digital system according to a given criterion.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного способа определения оптимальной структуры цифровой системы, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности ″новизна″.The analysis of the prior art made it possible to establish that there are no analogues that are characterized by a set of features identical to all the features of the claimed method for determining the optimal structure of a digital system. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability ″ novelty ″.
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности ″изобретательский уровень″.Search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the claimed object from the prototype showed that they do not follow explicitly from the prior art. The prior art also did not reveal the popularity of the impact provided by the essential features of the claimed invention, the transformations on the achievement of the specified technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability ″ inventive step ″.
Заявленное изобретение поясняется следующими фигурами:The claimed invention is illustrated by the following figures:
фиг.1 - структурная схема беспроводного датчика для измерения нескольких параметров;figure 1 is a structural diagram of a wireless sensor for measuring several parameters;
фиг.2 - граф многофункционального беспроводного датчика, совмещенный с его структурной схемой;figure 2 is a graph of a multifunctional wireless sensor, combined with its structural diagram;
фиг.3 - значения технической совместимости структурных элементов;figure 3 - values of technical compatibility of structural elements;
фиг.4 - граф беспроводного датчика при M=4;4 is a graph of a wireless sensor with M = 4;
фиг.5 - граф многофункционального беспроводного датчика с оптимальными маршрутами;5 is a graph of a multifunctional wireless sensor with optimal routes;
фиг.6 - граф многофункционального беспроводного датчика без коммутационных устройств с одним входом;6 is a graph of a multifunctional wireless sensor without switching devices with one input;
фиг.7 - оптимальная структурная схема многофункционального беспроводного датчика.7 is an optimal structural diagram of a multifunctional wireless sensor.
Реализация заявленного способа поясняется на примере проектирования беспроводного датчика с автономным питанием для измерения нескольких параметров (фиг.1).The implementation of the claimed method is illustrated by the example of designing a wireless sensor with autonomous power for measuring several parameters (figure 1).
Учитывая монотонность (медленное изменение во времени) параметров состояния дорожного покрытия, появляется возможность их периодического измерения и предлагается для снижения энергопотребления использовать одни и те же однотипные функциональные элементы в структурных схемах нескольких беспроводных датчиков, осуществляя их последовательную коммутацию. Для этого выполняют следующие шаги.Given the monotony (slow change over time) of the parameters of the state of the road surface, it is possible to periodically measure them and it is proposed to use the same functional elements in the structural diagrams of several wireless sensors to reduce energy consumption by performing their serial switching. To do this, perform the following steps.
1. Графом описывают структуру устройства, при этом ставят в соответствие нечетным узлам графа, для которых j=2n+1, функциональные элементы устройства, четным узлам графа, для которых j=2n, - коммутационные элементы, ребрам - связи между функциональными и коммутационными элементами (фиг.2), а весам вершин - критерий оптимизации структуры устройства.1. The structure of the device is described by a graph, and the odd nodes of the graph, for which j = 2n + 1, are the functional elements of the device, the even nodes of the graph, for which j = 2n, are the switching elements, and the edges are the connections between the functional and switching elements (figure 2), and the weights of the vertices - the criterion for optimizing the structure of the device.
В рассматриваемом примере (фиг.2) в качестве критерия оптимизации структуры устройства выберем обобщенный показатель (1), тогда c(νi(j-1),νij)=kij. Значения технической совместимости взаимодействующих структурных элементов многофункционального беспроводного датчика для случая измерения четырех параметров (M=4) представлены на фиг.3, а соответствующий граф приведен на фиг.4.In the considered example (Fig. 2), as a criterion for optimizing the structure of the device, we choose the generalized indicator (1), then c (ν i (j-1) , ν ij ) = k ij . The technical compatibility values of the interacting structural elements of the multifunctional wireless sensor for the case of measuring four parameters (M = 4) are presented in figure 3, and the corresponding graph is shown in figure 4.
2. В графе, состоящем из V узлов, соединенных между собой E ребрами, определяют исходный узел 1, присваивают ему метку [0;-], где первый элемент метки представляет собой кратчайшее расстояние до исходного узла 1, а второй элемент - узел, предшествующий рассматриваемому на кратчайшем пути до исходного узла 1, включают его во множество помеченных узлов Y={1}, для каждого узла νij ∉ Y, где i=i…М - номер узла νij на j-м шаге; j=1…N - номер шага, устанавливают сумму весов связей для пути от данного узла до исходного D(νij)=c(1,νij), для каждого шага находят узел νij ∉ Y, для которого D(νij) минимально, присваивают ему метку [D(νij)+c(νi(j-1)),νij);νi(j-1)] и добавляют узел νij в множество Y, актуализируют D(νij) для всех узлов νij ∉ Y по правилу D(νij)=min{D(νij)+c(νi(j-1),νij)} до тех пор, пока все узлы не окажутся в множестве Y, определяют кратчайшие маршруты от узлов νij, для которых j=N, к исходному узлу 1 путем прохождения узлов в обратном направлении с помощью информации, представленной в метках.2. In the graph consisting of V nodes interconnected by E edges, the
Результаты рассмотренного итеративного процесса представлены на фиг.5, на которой под узлами указаны суммы весов связей для пути от данного узла до исходного D(νij)=c(1,νij), а оптимальные маршруты от всех начальных узлов (i=1) до исходного узла 1 выделены жирной линией. Полученные маршруты позволяют устранить структурную избыточность многофункционального беспроводного датчика (фиг.2), удалив 20 функциональных элементов.The results of the iterative process considered are presented in Fig. 5, where the nodes show the sum of the bond weights for the path from this node to the original D (ν ij ) = c (1, ν ij ), and the optimal routes are from all the initial nodes (i = 1 ) to the
Анализ представленного графа (фиг.5) показывает, что между функциональными элементами беспроводного датчика включены коммутационные элементы (узлы, у которых j=2n, n=1,2…), имеющие только один вход. Их использование является нецелесообразным и требует исключения из графа (структурной схемы беспроводного датчика).An analysis of the graph (Fig. 5) shows that between the functional elements of the wireless sensor switching elements (nodes with j = 2n, n = 1,2 ...) having only one input are included. Their use is impractical and requires exclusion from the graph (structural diagram of a wireless sensor).
3. Из полученного графа удаляют все узлы νij, для которых одновременно выполняются два условия: j=2n, и количество ребер, соединяющих данный узел νij с узлами νi(j+1), равно 1.3. From the obtained graph, remove all nodes ν ij for which two conditions are simultaneously satisfied: j = 2n, and the number of edges connecting this node ν ij with nodes ν i (j + 1) is 1.
Так, для рассматриваемого случая (фиг. 5) на данном шаге исключаются узлы ν12, ν32, ν42, ν13, ν33, ν14, ν24, ν34, ν44, ν15, ν45, ν16, ν36, ν46, ν17, ν37, ν47, ν18, ν28, ν38, ν48, ν29, ν39, ν49, ν110 (ФИГ. 6).So, for the case under consideration (Fig. 5), nodes ν 12 , ν 32 , ν 42 , ν 13 , ν 33 , ν 14 , ν 24 , ν 34 , ν 44 , ν 15 , ν 45 , ν 16 are excluded at this step , ν 36 , ν 46 , ν 17 , ν 37 , ν 47 , ν 18 , ν 28 , ν 38 , ν 48 , ν 29 , ν 39 , ν 49 , ν 110 (FIG. 6).
4. Ставят в соответствие узлам полученного графа функциональные и коммутационные элементы устройства, а ребрам - связи между функциональными и коммутационными элементами, получая в результате такого объединения функциональных и коммутационных элементов устройство с оптимизированной структурой.4. The functional and switching elements of the device are aligned with the nodes of the obtained graph, and the edges between the functional and switching elements are connected to the edges, resulting in a combination of functional and switching elements of a device with an optimized structure.
Для рассматриваемого примера с учетом конкретных функциональных и коммутационных элементов оптимальную по выбранному критерию (1) структуру устройства (беспроводного датчика) можно представить следующим образом (фиг. 7).For the considered example, taking into account specific functional and switching elements, the device structure (wireless sensor) that is optimal according to the selected criterion (1) can be represented as follows (Fig. 7).
Выигрыш по обобщенному показателю от реализации разработанной схемы (фиг. 7) по сравнению с исходной (фиг. 1) составил около 2,2 раза, что приThe gain in the generalized indicator from the implementation of the developed scheme (Fig. 7) compared with the initial one (Fig. 1) was about 2.2 times, which for
для значений обобщенного показателя kij, заданных на фиг.3, иfor the values of the generalized indicator k ij specified in figure 3, and
для существующих значений kij, заданных на фиг. 6, соответствует расчетному значениюfor existing values of k ij given in FIG. 6, corresponds to the calculated value
Таким образом, предлагаемый способ оптимизации структуры устройства позволил (в рассмотренном примере) сократить структурную избыточность беспроводного датчика на 35% и достичь выигрыша по обобщенному показателю - в 2,35 раза. Значение выигрыша с учетом реального энергопотребления функциональных и коммутационных элементов реализованного устройства (беспроводного датчика) составило около 2,2 раз.Thus, the proposed method for optimizing the structure of the device allowed (in the considered example) to reduce the structural redundancy of the wireless sensor by 35% and achieve a gain in the generalized indicator of 2.35 times. The gain value, taking into account the real energy consumption of the functional and switching elements of the implemented device (wireless sensor), was about 2.2 times.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013123327/08A RU2571537C2 (en) | 2013-05-21 | 2013-05-21 | Method to optimise device structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013123327/08A RU2571537C2 (en) | 2013-05-21 | 2013-05-21 | Method to optimise device structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013123327A RU2013123327A (en) | 2014-11-27 |
RU2571537C2 true RU2571537C2 (en) | 2015-12-20 |
Family
ID=53381215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013123327/08A RU2571537C2 (en) | 2013-05-21 | 2013-05-21 | Method to optimise device structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2571537C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2681694C1 (en) * | 2017-10-23 | 2019-03-12 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России) | Method of constructing physical structure of user terminal of info-communication system |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2312389C1 (en) * | 2006-03-20 | 2007-12-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный аграрный университет | Method for automatic monitoring and adaptive control of a distributed system and device for realization of said method |
RU2420805C2 (en) * | 2003-10-15 | 2011-06-10 | Майкрософт Корпорейшн | Models, interfaces and principle of operation of systems for extending communication and minimising failure via preferred and situational coding |
RU2450335C1 (en) * | 2011-07-11 | 2012-05-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method for distributed monitoring and adaptive control of multilevel system and apparatus for realising said method |
-
2013
- 2013-05-21 RU RU2013123327/08A patent/RU2571537C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2420805C2 (en) * | 2003-10-15 | 2011-06-10 | Майкрософт Корпорейшн | Models, interfaces and principle of operation of systems for extending communication and minimising failure via preferred and situational coding |
RU2312389C1 (en) * | 2006-03-20 | 2007-12-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный аграрный университет | Method for automatic monitoring and adaptive control of a distributed system and device for realization of said method |
RU2450335C1 (en) * | 2011-07-11 | 2012-05-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method for distributed monitoring and adaptive control of multilevel system and apparatus for realising said method |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2681694C1 (en) * | 2017-10-23 | 2019-03-12 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России) | Method of constructing physical structure of user terminal of info-communication system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013123327A (en) | 2014-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11855265B2 (en) | Acoustic signal based analysis of batteries | |
US10641681B2 (en) | Structure abnormality detection system, structure abnormality detection method, and storage medium | |
RU2585300C2 (en) | Method of estimating sound speed in water in acoustic network nodes | |
Dehghan Niri et al. | Adaptive multisensor data fusion for acoustic emission source localization in noisy environment | |
RU2015113235A (en) | Method and system for continuous remote control of deformations in a pressurized pipeline | |
RU2014110934A (en) | SYSTEM FOR TRACKING THE STATE OF STRUCTURAL ELEMENTS AND METHOD OF DEVELOPING SUCH SYSTEM | |
CN111781276B (en) | Steel rail ultrasonic guided wave defect identification and positioning method and device based on fractal dimension | |
RU2471161C1 (en) | Method for remote control and diagnosis of state of structures and engineering structures and device for realising said method | |
Prafanto et al. | A water level detection: IoT platform based on wireless sensor network | |
Myers et al. | Toward integrating structural health monitoring with Internet of Things (IoT) | |
CN104142326A (en) | Attenuation coefficient detection method | |
CN102089652B (en) | Ultrasonic modelling | |
CN111781275A (en) | Steel rail ultrasonic guided wave defect identification and positioning method and device based on Lyapunov index | |
RU2685578C1 (en) | Method for remote monitoring and diagnostics of condition of structures and engineering structures and device for its implementation | |
RU2571537C2 (en) | Method to optimise device structure | |
Giurgiutiu | Structural health monitoring with piezoelectric wafer active sensors--predictive modeling and simulation | |
Peng et al. | Integrated fatigue damage diagnosis and prognosis under uncertainties | |
CN102914763A (en) | Method for positioning damage sound emission source of hydraulic concrete | |
Dumoulin et al. | All-season monitoring of concrete repair in an urban tunnel in Brussels using embedded ultrasonic transducers with emphasis on robustness to environmental variations | |
RU2300781C1 (en) | Device for hydrometeorological observations of sea range water area | |
Wang et al. | Ultrasonic wave based pressure measurement in small diameter pipeline | |
CN103946678A (en) | Filling level measuring device and method for determining a functional relationship between different tracks | |
RU2376612C1 (en) | Method of hydrometeorological monitoring water body of sea test site and device to this end | |
RU187712U1 (en) | A device for determining the error of tracking the time of arrival of a navigation radio signal during its propagation through artificial ionospheric formation | |
CN110336629A (en) | The method and corresponding system of field strength distribution prediction processing are realized based on frequency spectrum drive test data |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160111 |